数控设备应用技术与维护专业毕业论文(设计)——加工中心编程与方法

毕业设计论文加工中心编程与方法姓名蒋玉伟学号062350614专业数控专业班级06大专数控设备班导师姓名卞洪元2010年11月15日摘要本课题第一章主要讲述了加工中心的概述，加工中心的组成，数控机床的发展。数控机床的发展现状等等。第二章主要介绍了零件加工，图纸，零件的表面和结构分析，零件的加工工艺过程，零件加工的工艺卡片，第三章讲述系统设备的家少，数，系统的概述，数控系统的组成，所用编程指令与方法，零件的基点计算以及程序组成。目录第一章前言411本课题研究的意义512本课题目前的现状513本课题研究的目标714完成本课题的可行性分析8第二章零件加工分析921零件图923零件的工艺分析1024零件加工的工艺卡13第三章系统设备与编程1431系统设备的选用1432数控机床设备的简介1833零件表面点坐标的计算1834刀具明细表2035零件的加工程序21第四章总结26参考文献27第一章前言随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，机械加工工艺工程的自动化是实现上述要求的重要举措之一，它不仅能够提高产品质量，提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。一次，一种新型的数字程序控制机床应运而生。数控机床作为高度机电一体化的通用机床，是按照加工程序来进行加工的，在机械加工前必须编制加工程序，而编制加工程序前又必须先确定工件的加工工艺，即应先根据工件图样进行工艺分析，处理，选择数控机床，制定进给路线，选择刀具和切削用量，然后才能编制加工程序。FANUC公司1972年由富士通信机械造株式会社独立出来，1976年研制成功，1979年推出数控系统，1980年在系统6的基础上向低档和高档扩展，研制系统3和系统9等。本设计师结合了实际情况，在充分研究，通过理论知识的理解，设计中介绍了数控机床发展，特点，功能等，数控加工中心的功能，FANUC0I系统，列举了加工FANUC0I的一些实例等。对于例题中的曲面使用宏指令加工，并使用数学计算出起点和中点角度等，这样既能够扩充自己的只是范围，又提高自我的手工编程能力。在例题中又对零件做了具体分析。本设计使用了FANUC系统G68旋转功能，G69旋转功能取消，G10可编程数据输入，G41半径补偿功能等。11本课题研究的意义111数控机床（车床、加工中心）的概述加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。加工箱体类零件的加工中心，一般是在镗，铣床的基础上发展起来的，称为镗铣类就爱工中心，简称为加工中心。加工中心是典型的集高新技术与一体的机械加工设备，它的发展代表了一个国家数控机床的设计，制造的水平。加工中心已经成为现代机床发展的主流方向。加工中心与普通数控机床的主要区别在于它能在第一台机床上完成由多台机床才能完成的工作。112数控机床（车床、加工中心）的组成自加工中心问世以来，出现了各种类型的加工中心，虽然性能，加工范围，数控系统，结构等方面不尽相同，但从总体来看主要由以下几大部分组成。基础部件它是加工中心的基础结构主轴部件有主轴箱，主轴电动机，主轴和主轴轴承等组成。数控系统它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。自动换刀系统由刀库，机械手等部件组成。辅助装置包括润滑，冷却，排屑，防护，液压，气动和检测系统等部分。12本课题目前的现状数控机床的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，是制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国际民生的一些重要行业（IT,汽车，轻工，医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势。121数控机床（车床、加工中心）的发展目前随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变格，我国投入了大量资金，现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式，在现代制造系统中，数控技术是重中之重。1性能发展方向11高速高精度效化，速度，精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。12人工柔性化，包含两方面数控系统的本身柔性、数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户需求。13工艺复合性和多轴化，以减小工序，时间为主要目的一种复合加工，正朝着多轴，多系列控制功能方向发展。14实时智能化，而人工智能测试图用计算模型实现人类的各种智能行为。2功能发展方面2123用户界面图形化，科学计算可视化，多媒体技术应用。31集成化，采用高度集成化CPU,RISC芯片和打规模课编程集成电路FPGA,CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度，应FPD平极显示技术，可提高显示器性能。32模块化，硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化，根据不同的功能需求，将基本模块。33网络化，机床联网可进行远程控制和无人化操作，通过机床联网可在任何一台机床上对其他机床进行编程，设定，操作，运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。34通用型开放式闭环控制模式，由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程。122我国数控机床（车床、加工）的发展现状五”，“七五”期间的消化吸收和引进技术阶段，“八五”期间国产化体系阶段，以及“九五”期间产业化阶段限羁绊掌握了现代数控技术，建立了数控开发，生产基地，培养了一批数控专业人才，初步地形成了自己的数控产业，目前，较其规模的的有广州数控，航天数控和华中数控，具有中国特色的经济型，普攻型数控系统经过几十年来的发展，产品的性能和可靠性有了较高的提高，它们逐渐被用户认可。在市场上站稳了脚根，如广州数控设备公司生产的经济型，普及型数控系统，自1999年起连续四年产销量居赴国内同行业第一位，我国数控技术起步于20世纪50年代末期，经历发展初期的封闭式发展阶段“六产品畅销全国，配套国内机床厂40多家，他们生产的DA98全数字式交流伺服驱动装置填补了国内空白，2003年，生产销售GSK980TC,GSK928TA,等系列机床数控系统近12000套，改造数控机床300多台，经销数控机床500多台。第一台数控机床是为了适应航空工业制造复杂工件的需要产生的。1952年，美国麻省里和帕森斯公司合作成功研制出世界上第一台具有信息存储和信息功能的新型机床，即数控机床。第一代数控机床从1952年至1959年，采用电子管元件；第二代数控机床从1959年开始，采用晶体管；第三代数控机床从1965年开始，采用集成电路；第四代数控机床从1970年看IASHI，采用大规模集成电路和小型通用计算机。我国从1958年开始研制数控机床，由清华大学研制出了最早的样机，1975年又研制出第一台加工中心。改革开放以来，由于引进国外的数控系统与伺服系统，使我国的数控机床在品种，数量和质量方面都得到迅速发展。从1986年开始，我国数控机床开始进入国际市场。目前我国有几十家机床厂能够生产数控机床和数控加工中心。我国经济型数控机床的研究，生产和推广工作取得了很大发展，对机床技术改造起到了积极推动作用13本课题研究的目标通过本课题重要研究宏程序到R角和C角的运用，和G68旋转G69旋转取消，及G511镜像和取消镜像，还有G81和G83的区别。通过对G68旋转，可以让我们很熟练地将要加工的工件旋转到一定的角度来进行加工，只要对G68和G69熟练运用，会给我们以后在工作生产中带来很大帮助G511要熟练运用可以给我们在编程中节省时间，有便于我们以后在工作生产中节约时间从而提高生产率。通过对G81和G83的了解我们可以知道G81是钻浅孔，G83是钻深孔，从而让我们在以后的工作生产中能灵活运用，能给生产减少时间，少走弯路，提高生产率。让我们学会用一些软件来进行绘制图纸。从而使我们的产品更加精确，修改时更加便于修改和更新。14完成本课题的可行性分析本论文课题所加工的工件是单件加工，无需专用夹具就能加工成型，在五年的生涯中学的理论和实践知识也有所成效，才完成本论文的编写，当中还有充分的参考材料，（如FANUC系列实用技术机床夹具设计华中世纪星说明书数控机床操作工金属工艺学除此之外还有专业教授指导，综合以上分析完成课题。第二章零件加工分析21零件图本课题的零件图见2一1图2一11200025004020003550003240005100003120002500032960025050040S向1200021509000290008005212H716R21900116S向40165656R616R45506040R10R716R5060R3412090000390002H790212H71501422零件的结构分析零件加工的结构分析此零件为单面配合加工零件，（件1）选择毛皮材料为45钢，毛坯大小为150120MM，毛坯的厚度稍大于24MM，零件加工前应先对毛坯进行铣面，然后换10的粗铣刀进行零件外轮廓的粗加工，粗加工的时候要对深度和长度尺寸均保留001一002MM的精加工余量，外轮廓粗加工完成之后，采用同样的方法对右侧的U形凸台和左下角的三角形凹台，但注意加工内轮廓时必须选择逆时针的进刀方法。粗加工完成之后，换10的精铣刀，对零件的内外轮廓进行精加工，精加工完成之后，用手轮去除多余的余量，余量去除完成之后，换10的麻花钻，对工件进行钻孔，钻孔完成之后，换10的铰刀进行铰孔，铰孔时需要注意速度，深度，以至于保证精度和粗糙度，铰孔完成之后，用宏程序倒角，（件1）的加工工序已经完成。件2）材料与大小相同于件1，首先对毛坯进行铣面，然后换10的铣刀粗铣内轮廓，留001一002MM的精加工余量，然后换10的精铣刀，对零件的内轮廓进行精加工，之后换10的钻头对工件钻孔，再换10的铰刀铰孔，最后用宏程序倒R2角。所有工序加工完成。23零件的工艺分析零件的工艺分析件表2一2表2一2工艺序号加工方法加工内容加工简图1铣150120MM工件平面保证平面粗糙度2铣本道工序分两刀完成，内轮廓由G42逆时针走刀，外轮廓由G41顺时针走刀，深度为一10，本工序由圆弧与直线组成。3铣本道工序一刀成形，由G41顺时针走刀，深度为一5，由圆弧直接而成。4铣本道工序一刀成形，由G41顺时针走刀，深度为一5，由直线与圆弧组成。5钻本道工序分两刀，用10的麻花钻钻孔，与12的麻花钻钻孔，然后用宏程序倒角。工艺序号加工方法加工内容加工简图1铣本工序一刀成型，由G42逆时针走刀，由直线与圆弧连接而成。2铣本工序一刀成型，该工序用宏程序倒R2角。R23钻本工序两刀成型，分别钻坐标为（60,45）（60，45）的通孔。24零件加工的工艺卡零件加工的工艺卡片见表2一3表2一3工序号工序内容刀具号刀具型号主轴转速进给速速背吃刀量备注1铣150120MM的工件平面T010110S800F1001MM2铣工件外轮廓T010110S800F5010MM3铣工件内轮廓T010110S800F505MM4铣U形凸台T010110S800F505MM5铣三面形凸台T010110S800F505MM6钻坐标为（0,0）（60，一45）（一60,45）的孔T010110S200F2025MM7铣中间296的通孔。T010110S800F5025MM8用宏程序编制T010110S3000F505MM第三章系统设备与编程31系统设备的选用331数控系统概述数控系统是现代机械制造系统的重要基础之一。而数控机床则是数控系统应用最为广泛和最为典型的一类系统。所以，本章首先阐述数控机床的基本概念、结构组成、分类方法、显著特点以及发展过程，然后着重讲解计算机数控系统的基本工作原理、内部信息流的处理过程及其各种功能，最后简单介绍数控机床与现代机械制造系统之间的关系。数控系统的基本概念数控是数字控制NUMERICALCONTROL，NC的简称。从广义上讲，是指利用数字化信息实行控制，也就是利用数字控制技术实现的自动控制系统，其被控对象可以是各种生产过程。而这里主要从狭义上理解，也就是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制，例如数控车床、数控铣床、数控线切割机床、数控加工中心等。因此，本书主要以机床作为被控对象讨论数控系统的工作原理。任何生产都有一定的过程。采用数字控制技术，生产过程被用某种语言编写的程序来描述，以数字形式送入计算机或专用控制装置，利用计算机的高速数据处理能力，识别出该程序所描述的生产过程，通过汁算和处理将此程序分解为一系列的动作指令，输出并控制生产过程中相应的执行对象，从而可使生产过程能在人不干预或少干预的情况下自动进行，实现生产过程自动化。可见，计算机数字控制系统都是由输入、决策与输出三个环节组成。数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。它是具有高附加值的技术密集型产品，实现了高度的机、电、液、光、气一体化。它集机械制造、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多种技术为一体，使传统的机械加工工艺发生了质的变化。这个变化的本质就在于用数控系统实现了加工过程的自动化操作。312数控系统组成数控系统是由若干个模块组成的。模块的定义是把某一种功能相对独立的一组元器件成品形象地理解为了一个块。这是在自动化控制技术中常用的一种形象化的说法。数控系统组要由以下几大模块组成的1微机控制系统它是数控系统的核心，而微机控制系统的核心则是中央处理器。它是处理数控信息发出动作指令的最关键的部位。2进给伺服控制进给伺服系统一般由速度控制与位置控制两个环节组成。数控机床对进给轴的控制要求很高，它直接关系到机床位置、控制精度。3可编程控制器它是微机系统的补充，目的是让微机系统把全部精力用于对零件加工的高精度控制上。它是用来实现辅助化控制的，如换刀、润滑、冷却等。按配置方式分内装型和外装型。4主轴控制它的主要任务是控制主轴转速和主轴定位。主轴电机有交流伺服电机和交流变频电机。所以相应的驱动装置也会为数字式交流伺服控制以及变频调速控制。5输入、输出及通信模块其任务是完成程序信息的输入、输出，传递人机界面所需的各类信息。6测量模块完成主轴和进给的位置测量。检测装置有光电编码器、光栅尺等。313系统设备的选用1常见数控系统广州系统、华中系统、FANUCT系统、SIEMENS系统等2所用系统特点日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统，主要体现在以下几个方面。系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为045，相对湿度为75。有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232C传输接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。提供丰富的维修报警和诊断功能。FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。3所用系统编程方法与指令辅助功能M代码见表3一1表3一1辅助功能G代码见表3一2表3一2G指令功能G00定位G01直线插补代码模态功能说明代码模态功能说明M00非模态程序停止M03模态主轴正转起动M02非模态程序结束M04模态主轴反转起动M30非模态程序结束并返回程序起点M05模态主轴停止转动M98非模态调用子程序M06非模态换刀M99非模态子程序结束M07模态切削液打开G02顺时针圆弧插补G03逆时针圆弧插补G20英寸输入G21毫米输入G40取消刀补G41左刀补G42右刀补G70精加工循环G71外圆粗车固定循环G72端面车削固定循环G73排屑钻孔循环G90绝对值编程G91增量值编程G98固定循环返回到初始点G99固定循环返回到R点3FANUC系统编程方法单位的设定A尺寸单位选择G20G21B进给速度单位的设定G94G95坐标系和坐标A绝对值与增量值编程G90G91B工件坐标系选择G54G95C坐标平面选择G17G18G19插补功能A快速定位G0B直线插补G1C圆弧插补G2G3刀具补偿A刀具半径补偿G40G41G42B刀具长度补偿G43G44G49A镜像功能G24G25B缩放功能G50G51C旋转变换G68G69固定循环32数控机床设备的简介数控机床是一类装有数字程序控制系统的自动加工机床。它与普通机床相比，具有适应范围广、自动化程度高、柔性大、劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点。数控机床与普通机床的主要区别是数控机床具有数字程序控制系统（简称数控系统），系统运用数字控制技术实现机床自动控制，主要实现运动轨迹（刀具与工件相对运动）行成量控制及机床运动开关量（主轴转速、转向刀具选择、切削液开闭等）逻辑控制。数控机床主要由信息载体、输入输出装置、数控系统、可编程逻辑控制系统、伺服驱动系统位置检测系统、机床主体等部分组成。33零件表面点坐标的计算零件表面坐标点分析图见图3一3图3一3ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ零件表面点坐标分析见表3一4表3一4A41266,45K48802,31729B0,45L45978,276770C0,45M66225,49076D47515,45N59830,56697E52732,33333O33107,53888F49388,29167P58818,23246G37512,43Q55359,20H0,43R55359,20I0,43S69751,14J43256,43T69751,14U297268,33333X350,45V302485,45Y308734,45W350,45Z300612,2916734刀具明细表本课题刀具明细表见表3一5表3一5工序号工序内容刀具号刀具型号主轴转速进给速速背吃刀量1铣150120MM的工件平面T010110S800F1001MM2铣工件外轮廓T010110S800F5010MM35零件的加工程序图1铣外轮廓O0001G90G54G40G17M03S800G0Z50X0Y0Z5G41D01X80Y45G01X0G02Y45R45G01X47515G02X52732Y33333R7G03X49388Y29167R50G0Z50X0Y120G40M05M30铣通孔3铣工件内轮廓T010110S800F505MM4铣U形凸台T010110S800F505MM5铣三面形凸台T010110S800F505MM6钻坐标为（0,0）（60，一45）（一60,45）的孔T010110S200F2025MM7铣中间296的通孔。T010110S800F5025MM8用宏程序编制T010110S3000F505MMO0002G90G54G40G17M03S800G0Z50X0Y0Z5G41D01X148G1Z25G3I148G0Z50X0Y120G40M05M30铣圆弧槽G90G54G40G17M03S800G0Z50X0Y0Z5G41D01X65751Y14G3X55359Y20R6X20R40X65751Y14R6G2Y14R28G0Z50XOY120G40M05M30铣三角形；G90G54G40G17M03S800G0Z50X0Y0Z5G41D01X58818Y23246G1Z002F1000X66225Y49076G3X5983Y56697R6G1X33107Y53888X58818Y23246G0Z100X0Y120G40M05M30擦铣G54G64G17M03S3000G0Z50X0Y0Z510PI/180WHILE1LE360PI/180225COS1325SIN14148COS15148SIN1G11Y3Z5G1X4Y5Z1011